如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ.pdf

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1、专业资料如何确定岩体的粘聚如何确定岩体的粘聚c c 和内摩擦角和内摩擦角 岩质边坡设计计算时经常用到的两个参数：粘聚c，内摩擦角 。岩块的粘聚c， 内摩擦角 可以直接通过直剪、 单轴压缩或三轴压缩试验确定，岩体的粘聚c，内摩擦角 如何确定呢？建筑边坡工程技术规范GB50330-2002 第 4.5.4 条规定：岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体隙发育程乘以表4.5.4 所的折减系数确定。表 4.5.4边坡岩体内摩擦角折减系数边坡岩体特性内摩擦角折减系数隙发育 0.900.95隙较发育 0.850.90隙发育 0.800.85碎结构 0.750.80这只给出边坡岩体内摩擦角的折减系数，而没

2、有提到岩体粘聚的折减问题。只有内摩擦角没有粘聚怎么计算呢？后面的4.5.5 条给出等效内摩擦角的估算方法，用等效内摩擦角自然就需要用粘聚。既然这样，4.5.4 条的规定又有么意义呢？danuel 朋友上传的WORD 完美格式下载可编辑专业资料三峡库区三期地质灾害防治重庆市江区陈家馆危岩规划勘查报告4.1.2.1 岩体性质指标的标准值 一节中提到“根据工程地质勘察规范DB50/5005-1998 第 8.3.1 和第 8.3.3 有关规定：岩石物指标标准值可视为岩体物指标标准值；岩体内摩擦角标准值可由岩石内摩擦角标准值根据岩体完整性乘以 0.800.95 的折减系数确定； 岩体粘聚标准值由岩石粘

3、聚标准值乘以0.200.30 的折减系数确定。我手头没有重庆市地方标准工程地质勘察规范DB50/5005-1998 因此没有查到其原文，过从筑龙上下到重庆地标工程地质勘察规范DB50/5005-1998 的升级替代版本重庆地标工程地质勘察规范DBJ50-043-2005。在重庆地标工程地质勘察规范DBJ50-043-2005 中我没有找到关于由岩块粘聚和内摩擦角折减估算岩体粘聚和内摩擦角的内容。地方规范，具有通用性，只能参考，1998 已经废止，2005 中删除想关的内容，也没有添加新的规定。现在连个参考也没有。各位朋友在确定岩体的粘聚c，内摩擦角 时是如何处的呢？请说出你的做法和依据，或者提

4、出自己的观点，重奖！njzy0532 版主所提问题确实带有普遍性，遇到这种情况，我一般会这样确定：1、按国标工程岩体分级标准GB50218-94 的规定对工程岩体进质分级；2、依据岩体基本质级别，查上述规范附录C 表 C.0.1，可经验确定岩体的抗剪断峰值强（粘聚c 和内摩擦角 ），还可以按表 C.0.2 确定岩体结构面抗剪断峰值强；WORD 完美格式下载可编辑专业资料3、工程岩体分级标准GB50218-94 可是国家标准，比地方规范有说服。补充表 C.0.1江长 417 于 2007-8-21 20:52:00 修改此贴子。WORD 完美格式下载可编辑长专业资料既然讨论到这个问题，首先要从论

5、上先把这个问题给顺畅，也就是说，看一下国内外对于这方面的研究现状在目前的工程设计中，为获取岩体的强参数，通常要进现场岩体原位试验。采用原位试验方法确定岩体强参数无疑地比实验室岩石试块试验合得多，但是由于节岩体中复杂结构面的弱化作用，导致岩体强参数十分复杂，很难定预测，即使是进现场大型岩体原位试验，往往也只能获得局部的尺有限的节面或岩块的学参数（一般试验面积在1 m2 以下），大范围岩体的宏观或平均意义上的特性或参数几乎无法直接实测，而且所做试样可能具代表性。同时，这种试验需要的时间长，花费昂贵，是每一个工程能进或必须进的。尤其是原位试验的试件制备过程中，岩体难免会产生扰动，这种扰动在复杂地质条

6、件地区尤为显著，如高应区、高含水区，试件很容受开挖扰动，因此，测试获得的结果还必须进必要的岩体赋存环境学效应的修正，才能应用于工程。关于岩体强的岩体质评分体系方法的研究，自从60 代以来，所提的经验准则均属于非线性判据（Murreu，1963；Fairhust，1964；Hoek 和Brown，1980；Johnson，1985；Sheorey 等，1990）212。这些准则中许多对某些岩石类型拟合得很好，对有些则然。其中应用最多，效果较好的是 Hoek-Brown 经验准则，此准则早期是基于岩体质评分标准RMR的，后来，Hoek 和 Brown 又提出在野外操作的地质强指标法GSI评分指标体

7、系（Hoek，1994；Hoek et al.，1995，Hoek and Brown，1997；Hoek et al.，1998）57，近期又进一步将该方法做推广。Hoek-WORD 完美格式下载可编辑专业资料Brown 经验准则的优点在于将评定岩体质和确定抗剪强参数分开，用定指标合地描述岩体质，而对抗剪强参数，则通过具有一定科学依据的经验准则来确定。这在一定程上可以减少确定抗剪强指标过程中的主观成分，可为最终确定岩体强参数提供重要参考或验证由工程类比得出的岩体强参数。但对于每一级岩体质，给出的学参数指标范围较大，离散性强，选用参数值时有较大的任意性，经验性强。此外，如参数 m 的最大值为

8、25，在低围压下及坚硬完整的岩体条件下，估算的岩体强明显偏低，m 仅与岩体有关，且与岩块强特性及具体应水平有关，选取时应慎重。对于含结构面的完整岩体，含四组或四组以上等规模、等间距、强基本相同的结构面的节岩体或破碎岩体以及强较低的软弱岩体，可直接应用 Hoek-Brown 经验准则；而对于各项异性岩体，包括含一、二、三组结构面的岩体，或虽含四组或四组以上结构面、但其中有一组结构面规模较大的岩体，能直接应用Hoek-Brown 经验准则。总的来说， Hoek-Brown 经验准则还未成熟到可以直接成为工程设计决策的最终依据。起源于 70 代后期的位移反分析法1316，是在已有位移观测资的基础上，

9、通过求解逆方程得到岩体参数。但传统位移反分析方法假设岩体为均值各向同性，而实际中的天然岩体地质条件复杂，往往伴随节、隙，因而在复杂情况下应用现有的各种简化的反分析方法来解决工程实际，存在一定问题，而且反分析解的存在性、位移性和稳定性也值得研究，只能提供参考值。1992 ，胡生等采用模糊选择方法细计岩体样本学参数1719，该WORD 完美格式下载可编辑专业资料方法认为岩石学参数和岩体学参数均为同时含有随机确定性和模糊确定性的随机模糊变，两者之间的关系是模糊关系，将两者之间的模糊关系用确定性的数学表达式来表达必然可能有好的实用性。岩体参数的工程模糊处实质就是把岩石与岩体学指标之间的比系数当作模糊子

10、集，依据经验进模糊综合评判确定一个最佳模糊折减系数的问题， 从定上考虑影响学参数的各种模糊因素，但在运用上是很成熟，仍借助于经验。最近又提出用人工经网络（张清等，1992；冯夏庭，王泳嘉，1995）2024预测岩石工程数值分析中所需的岩体学参数的方法，其优点是经元网络可以把岩体较多的非定的地质描述经过换算后，作为初始参数参与运算，需事先假定学参数与其影响因素之间的函数关系，而通过对实样本的学习即可找出其间的内在联系。仅可以较好地考虑岩体的定性描述和定指标，有效地用工程地质资和已经取得的试验研究成果，于在工程中推广应用，而且还可以考虑各个影响因素之间的相互关系，但是其学习样本的选取具有很大的主观

11、性，尤其在网络的输入、输出中存在非确定性定性描述时，需要对样本数据进预处，其方法一般为采用经验对定性描述进定化或者是采用模糊经网络技术对定性描述模糊定，加大确定性。此外，还有分形维数应用于岩体学参数估算的方法2531。由 Mandelbrot（1982 ）发展起来的分形几何是一门新的数学分支，是用来描述自然界的规则以及杂乱无章的现象和为的。大研究表明：岩体结构表现为分形性，结构面平面、坡面形态、断破碎带以及岩体结构参数（迹WORD 完美格式下载可编辑专业资料长、隙宽、间距、密等）的分布，结构面表面粗糙形态，岩体破网络均具有分形特征，分形维数是定表征岩体结构性质的有用指标。岩体结构面粗糙系数（J

12、RC）是 Barton 30 提出，用于描述结构面表面形态对其抗剪强影响的几何参数。由于岩体结构面的表面轮曲线具有自相似性，文献29建JRC 和分维数 D 确定性的经验公式，从而用D 可以进岩体结构面的抗剪强分析。秦四清（1993）用网络覆盖法计算小湾水电站节网络的RQD 值和分维数 D 值，得到两者的统计关系式，并在甬台温高速公隧道围岩中得到验证。功伯等（1991）提出用分形几何描述岩体的损伤，并给出用自相似分形集的分维数定义损伤变的方法。以上研究表明：用分维数来研究岩体结构面的几何特征为可靠，它综合反映岩体结构面几何分布的整体特征。高峰等（2004）运用分形和统计断学方法探讨岩体节断扩展和

13、剪移 2 种破坏方式下节岩体的统计强（平均强），但分形维数法存在其标区间的确和结构面分形特征的层次问题。综上所述，对强参数有多种估算方法，（1）原位试验法，是一种直接又比较可靠的方法，但该方法存在“尺寸效应问题和一些技术上的问题；（2）经验类比法，主要根据现场工程地质条件和室内学实验结果，结合大相关已建工程实综合确定岩体强的方法，存在主观性问题； （3）岩体质评分体系方法，该方法具有统计意义上的可靠性，但对同一岩体同的经验方法估算的学参数差别较大；选用参数值时有较大的任意性，经验性强；（4）位移反分析法，是在已有位移观测资的基础上，通过求解逆方程得到岩体参数。但传统位移反分析方法假设岩体为均值

14、WORD 完美格式下载可编辑专业资料各向同性，而天然岩体地质条件复杂，其反分析解的存在性、位移性和稳定性值得研究；（5）模糊数学法，在传统的岩体质分类的基础上，考虑岩体质的模糊性，结合专家的经验，选出评判因素，提出岩体质模糊综合评判模型，确定岩体学参数的估算值，但评判因素的选取存在确定性问题；（6）人工经网络法，通过完成输入与输出问题的映射，自动建复杂现象（系统）的模型并指出其控制规。其实用性很强，但其学习样本的选取具有很大的主观性；（7）分形维数法，近来发展起来的岩体损伤学的研究方法。它用岩体破系分形分维数构造损伤变，能较好的解决岩体学参数的估算和岩体稳定性的评价问题，但存在其标区间的确和结

15、构面分形特征的层次问题。可见，每种方法有其优缺点，仍没有一种人满意的方法。从论上看，上述各种方法同时使用有于全面可靠地评价岩体质。但是，所得到的过多学指标往往使设计者无所适从。因此，在工程岩体稳定性分析中，合确定节岩体的强，是一项十分重要而又困难的工作。对岩体强参数的研究，具有十分重要的工程应用和科学研究意义。2007-8-21引用回复 搜 献花 顶贴第 5 楼20:01:00上面主要是研究现状的介绍在具体到这个实际的问题，根据建筑边坡工程技术规范GB50330-2002 第4.5.4 条规定，我们可以基本上根据实验数据以及野外统计得到内摩擦角 WORD 完美格式下载可编辑专业资料值，就像搂主

16、所说的。对于岩体的粘聚c， 我认为长江长网友所采用的方法是很可取的，借助 工程岩体分级标准GB50218-94，可以基本界定一个 c 值。最后反过来，我最想说的一个问题，也是咨询导师（花我几块钱的电话费呢），在边坡岩体的稳定性计算时，其主要控制作用的是内摩擦角 值，而粘聚c 变化 10-20 所起的稳定性控制作用很小（这个我们很多项目的具体应用计算中已经得到证实），我想这也是为么建筑边坡工程技术规范GB50330-2002 只是强调内摩擦角 值的折减问题，其主控原因可以显现。也象我上面所发的那个介绍性的东西，所有的岩体参数界定基本是在岩体质评价的基础上进的，那么这个取值关键就在于岩体质的评价上

17、。一点浅见引用回复 搜 献花 顶贴言电邮主2007-8-22第 6 楼15:59:00页BLOG补充一个我个人在一个边坡工程评价中采用的方法：由于按工程岩体分级标准我们只能确定结构面的抗剪强，我们还可以通过试验得到岩块的抗剪强，在进稳定性评价时，能只用岩块的参数，也能只用结构面的参数，稳定性评价只能取介于两者之间的参数，WORD 完美格式下载可编辑专业资料这个参数怎么确定？我认为按建筑边坡工程技术规范用系数折减岩块参数的方法可取，因为它忽视结构面的性质！我认为应该这样取值合些：依据现场调查结果，确定在岩体产生大面积剪破坏时，结构面将占总剪面的比，来确定地层综合抗剪强指标，其计算公式如下：z=(

18、1-)y + j（式 1）z=(1-)y + j（式 2）式中：z、z岩体综合抗剪强；y、y岩块抗剪强；j、j结构面抗剪强；结构面面积系数，大面积剪破坏时剪面上结构面面积与总面积之比。上述方法没有规范依据，但本人在实际工程中采用该方法效果非常好，计算结果与实际状况较吻合。请各位高手发表评论这种方法是否恰当！谢谢高手指点，已经正！以下是引用片段：以下是引用片段：以下是引用以下是引用长江长长江长417417在在2007-8-22 15:59:002007-8-22 15:59:00的发言：的发言：补充一个我个人在一个边坡工程评价中采用的方法：由于按 工程岩体分级标准 我们只能确定岩体和结构面的抗剪

19、强，在进稳定性评价时，能只用岩体的参数，也能只用WORD 完美格式下载可编辑专业资料结构面的参数， 稳定性评价只能取介于两者之间的参数， 这个参数怎么确定？用系数折减岩体参数的方法可取， 因为它忽视结构面！我认为应该这样取值合些：依据现场调查结果， 确定在岩体产生大面积剪破坏时， 结构面将占总剪面的比，来确定地层综合抗剪强指标， 其计算公式如下：z=(1-)y + j（式 1）z=(1-)y + j（式 2）式中：z、z地层综合抗剪强；y、y岩体抗剪强；j、j结构面抗剪强；结构面面积系数， 大面积剪破坏时剪面上结构面面积与总面积之比。上述方法没有规范依据， 但本人在实际工程中采用该方法效果非常

20、好，计算结果与实际状况较吻合。请各位高手发表评论这种方法是否恰当！知道这位朋友对岩体的强是怎么解的，岩体是岩块和结构面的综合，也就是说也体的强是考虑结构面作用的综合强。WORD 完美格式下载可编辑专业资料在确定岩体强的时候，结构面的产状、结合长、连通情况是需要综合考虑的因素。我认为按照岩体的定义，这位朋友的经验算法本质上还是估算岩体强的算法。页BLOG2007-8-22引用回复 搜 献花 顶贴第 8 楼16:24:00那我接着长江长 417 朋友的说几吧：在计算整体稳定性时，选取岩体强参数时可以综合考虑建筑边坡工程技术规范GB50330-2002 以及工程岩体分级标准GB50218-94 进选

21、取。可以看出，这个值也是带有一定的局限性和主观性的。在我们一般实际的稳定性评价中，管是采用自己编制的push 还是采用 FLAC 软件进计算时候，很多时候并是这么用整体参数赋值的，而是分别考虑岩石和结构面参数。也就是说， 计算时候把整个边坡体分成 N 个计算块体，根据野外记录情况和实际判断，对于同的块体分别赋予其岩石强参数或者结构面强参数，以他们的组合关系来代替岩体强参数。这个是在实际操作中，经常采用的一种模拟方法，现在拿出来交下，仅供参考阿。以下是引用片段：以下是引用片段：以下是引用以下是引用njzy0532njzy0532在在2007-8-22 16:19:002007-8-22 16:1

22、9:00的发言：的发言：WORD 完美格式下载可编辑专业资料知道这位朋友对岩体的强是怎么解的，岩体是岩块和结构面的综合， 也就是说也体的强是考虑结构面作用的综合强。在确定岩体强的时候，结构面的产状、结合长、连通情况是需要综合考虑的因素。我认为按照岩体的定义， 这位朋友的经验算法本质上还是估算岩体强的算法。呵呵，长江长网友应该是语言表达上错误吧。混淆岩体之概。忘记说，补充两：晏鄂川著工程岩体稳定性评价与用这本书的第124 页起，有一个关于岩体学参数确定的实，有兴趣朋友可以参考下，本论坛有这本书，njzy0532 发过的徐光、唐辉明、潘别桐著岩体结构模型与应用一书的第89 面起第四章也对这个问题进讨论，大家也可以参考下WORD 完美格式下载可编辑